短时间高强噪声对豚鼠听器的影响
作者：何延军 李道德 郑素贤
单位：(航天医学工程研究所，北京 100094)
关键词：噪声；豚鼠；毛细胞；听力；暂时性听阈偏移
航天医学与医学工程/990316摘要： 目的 为研究高强噪声对豚鼠听功能的影响。 方法 24只豚鼠随机分成对照、115 dB(A) 暴露和118 dB(A)暴露三组，每组8只。观察分析了粉红噪声暴露3 min，豚鼠的鼓膜、毛细胞及听力的变化。 结果 耳镜检查两暴露组鼓膜无明显损伤；但两暴露组都出现了明显的暂时性听阈偏移(temporary threshold shift，TTS)；耳蜗铺片观察两暴露组都发现了毛细胞损伤(P<0.01)。两暴露组的TTS 30 min内没有恢复到暴露前水平。与115 dB(A)暴露组相比,118 dB(A)组毛细胞损伤更严重，TTS增大更明显(P<0.05)。 结论 115 dB(A)噪声短时间暴露可造成听器损伤。
, 百拇医药
中图分类号：R852.24 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)03-0217-03
Effect of Short Time High-intensity Noise on Hearing Organ in Guinea Pigs.
HE Yan-jun
Institute of Space Medico-Engineering, Beijing 100094, China
LI Dao-de, ZHENG Su-xian.
Space Medicine & Medical Engineering,1999,12(3):217～219
Abstract： Objective To investigate the effects of high-intensity noise on hearing organ. Methods 24 guinea pigs were randomly divided into three groups(8 each): normal control group,115 dB(A) noise exposure group and 118 dB(A) noise exposure group. Changes of eardrum, hair cell and hearing threshold were observed in guinea pigs after 3 minute exposure to 115 dB(A) and 118 dB(A) pink-noise level. Result (1) No obvious damage of eardrum was found in both two noise exposure groups with otoscopy; but obvious temporary threshold shift (TTS) of hearing was observed in both groups;(2) Significant damage of hair cell was observed in both exposure groups by morphological analysis of the cochlea(P<0.01);(3) TTS in both exposure groups didn't recover to the pre-experiment level within half an hour;(4) TTS and damage of hair cell were more severe in 118 dB(A) noise-exposure group than those in 115 dB(A) group (P<0.05). Conclusion Short time 115 dB(A) noise exposure can cause damage on hearing organ.
, 百拇医药
Key words：noise；guinea pig；hair cell；hearing；temporary threshold shift(TTS)
在航空、航天等领域，存在着环境噪声，乘员的听力随着工作年限的增长逐渐下降，有时会出现暂时性听阈偏移。如果这种听阈偏移得不到尽快恢复，有可能会造成听力损失，影响乘员与乘员及指挥员间的通话联系。本实验观察了115 dB(A)、118 dB(A)两种噪声环境下豚鼠听阈偏移情况及听毛细胞的损伤程度，目的是为了更好地了解高噪声环境对乘员听器造成的影响及影响的程度。
方 法
实验对象 24只标准三级健康豚鼠(军事医学科学院动物中心提供)，体重200～300 g，随机分为对照组、实验1组和实验2组，每组8只。1组给予115 dB(A)、2组给予118 dB(A)噪声暴露，其它条件与对照组相同。
, 百拇医药
观察指标 (1)实验前后用耳镜检查豚鼠的外耳道与鼓膜；(2)分别在暴露前、暴露后即刻、5 min、10 min及30 min,通过MEB-5100客观听反应测试仪,用短声听觉诱发脑干反应(ABR)测试豚鼠的听阈，并观察半小时内听阈恢复情况；(3)实验后48 h内处死动物，为防止听器发生变化[1]，迅速取出耳蜗，剔去镫骨，挑破卵圆窗及蜗尖，先用蒸馏水冲去内部的淋巴后，用0.5%硝酸银灌注染色约15 min，再用蒸馏水灌注冲去硝酸银，然后以10%中性福尔马林溶液灌注固定，并保存在福尔马林溶液内置冰箱中稳定约24 h后，在阳光下曝光约2 h，待耳蜗壳表面全部变黑后，即可进行剥离铺片，并于光镜下观察耳蜗内外毛细胞的受损情况。
实验条件 本实验采用粉红噪声，在高噪声室中进行。噪声源由UZ-3型白噪声发生器、皇冠2400、1201两台功率放大器、DOD834分频器、二台MR818、一台JBL4745A音箱组成。声源与豚鼠头部的距离为1 m，噪声作用时间为3 min，噪声级由2231型声级计监测，传感器位于豚鼠头部正上方12 cm处。
, 百拇医药
所有实验数据均用t检验进行统计处理。
结 果
耳镜检查结果 各组无明显差别，暴露组除个别豚鼠的鼓膜出现少量血丝外，实验前后无明显变化。
毛细胞损伤 在铺片的过程中，观察到暴露组中有几只耳蜗内出现了丝状或块状出血，其2、3圈的螺旋韧带及基底膜一般变薄，并出现贴柱现象，各组毛细胞的损伤情况见表1。从表中可以看出，各组第1圈无损伤，与对照组相比较，两个暴露组除第2圈下半圈损伤差别不明显外(P>0.05)，其它各圈均相差明显(P<0.01)；118 dB(A)组与115dB(A)组相比较，118 dB(A)组的损伤程度明显严重(P<0.05)。
表1 各组豚鼠耳蜗不同部位毛细胞的损伤情况(
±s,%)
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Table 1 Damage of hair cell in guinea pig cochlea(±s,%) 组别
(groups)
1圈
(the
1 st circle)
2圈下
(bottom of the
2 nd circle)
2圈上
(top of the
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2 nd circle)
3圈下
(bottom of the
3rd circle)
3圈上
(top of the
3 rd circle)
4圈
(the 4 th
circle)
整体
(average)
, 百拇医药
对照组
0
0
0
0
0
0
0
(control group)
115dB(A)组
0
2.54
11.92
, 百拇医药
23.09
46.44
22.30
32.15
[115dB(A)group]
±1.94
±8.39△
±14.90△
±18.55△
±8.11△
±6.05△
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118dB(A)组
0
2.55
14.47
59.27
70.16
38.66
55.94
[118dB(A)group]
±2.68
±8.79*△
±15.21**△
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±11.90**△
±11.95*△
±5.01**△
注:*P<0.05,**P<0.01，与115 dB(A)组相比较；△P<0.01，与对照组相比较
Note:*P<0.05,**P<0.01,as compared with 115 dB(A) group;△ P<0.01，as compare with control group
听力变化 噪声暴露前后听力的情况见表2，从表中可见，噪声暴露后，两组豚鼠的听阈均明显升高(P<0.01)。在暴露后的半小时内，两组豚鼠的听阈虽有所恢复，但仍比暴露前显著偏高。118 dB(A)组与115 dB(A)组相比，其TTS之间存在明显差别(见表3)，表明118 dB(A)组引起的TTS较115 dB(A)组明显增大。
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表2 噪声暴露前后豚鼠的听阈(SPL)(±s,dB)
Table 2 Hearing threshold of guinea pig before and after noise exposure(±s,dB) 组别(groups)
暴露前
(before exposure)
暴露后(after noise exposure)(min)
即刻(immediately)
5
, 百拇医药
10
30
115 dB(A)组
[115 dB(A)group]
15.6±1.2
36.3±3.1**
34.4±3.4**
33.1±3.2**
30.0±4.5**
118 dB(A)组
[118 dB(A)group]
, 百拇医药
9.4±3.9
38.8±3.6**
37.5±4.1**
34.4±3.9**
31.9±4.9**
注:**P<0.01,与暴露前相比 Note:**P<0.01，as compared with before exposure
表3 噪声暴露后不同时间豚鼠的TTS(±s,dB))
Table 3 TTS of guinea pig at different times after noise exposure(±s,dB) 组别(groups)
, 百拇医药
暴露后(after noise exposure)(min)
即刻(immediately)
5
10
30
115 dB(A)组[115 dB(A)group]
20.7±3.1
18.8±3.4
17.5±3.2
14.4±4.5
118 dB(A)组[118 dB(A)group]
, 百拇医药
29.4±3.6**
28.1±4.1**
25.0±3.9*
22.5±4.9*
注:*P<0.05，**P<0.01，与115 dB(A)组比较 Note:**P<0.01,as compared with 115 dB(A) group
讨 论
在本实验中，耳镜检查结果显示三组间没有明显差异，说明当噪声不高于118 dB(A)时，短时间暴露未能引起豚鼠鼓膜肉眼可见的损伤。
听毛细胞，特别是外毛细胞对外界声音变化较敏感，当声音超过其耐受界限时，毛细胞的静纤毛发生断裂，造成毛细胞损伤，当数量达到一定时，可引起听阈改变，造成听力损失。因为毛细胞损伤后再生和修复困难，从而可能导致永久性的听力下降。耳蜗铺片发现，在受到115 dB(A)和118 dB(A)噪声暴露后，豚鼠毛细胞第三圈缺损最严重，其次是第四圈和第二圈，第一圈没有损伤，这与文献报导的损伤规律一致[2]。一般都认为[3]，毛细胞对声音频率的敏感程度与其在螺旋阶上所处的区域有关，对应于不同的频率，毛细胞的敏感程度有所不同。本实验的噪声源为粉红噪声，频率分布比较均匀，而第三圈对声音造成的损伤比较敏感，因此，其受损程度最为严重。
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实验结果显示，115dB(A)暴露3min后，豚鼠的毛细胞即有显著的损伤，当噪声为118dB(A)时，损伤更为明显。说明115dB(A)的噪声级，即使暴露时间较短，对豚鼠来说也是危险的。从听力检查结果来看，两组豚鼠的听阈均明显升高，说明已经造成动物短时间内的听辨能力下降，这与耳蜗铺片观察结果一致。
在航天环境中，上升段一般不超过3min，而本实验的结果显示，115 dB(A)已经造成豚鼠毛细胞明显损失，虽然人对噪声的耐受程度比豚鼠大，但是，从保护听力出发，在任何情况下，裸耳均不得暴露在高于115dB(A)的噪声环境。
参考文献
[1] Theopold HM. Postmortem changes of fine structure in the auditory pathways(organ of Corti and nucleus cochlearis of the guinea pig)[J].Laryngol Rhinol Otol Stuttg,1977,56(3):207～215
, http://www.100md.com
[2] Theopold HM.The acoustic trauma in animal experiment: I. Morphological reaction in the guinea pig cochlea after traumatisation by shots[J].Laryngol Rhinol Otol Stuttg,1978,57(8):706～716
[3] Barbara Canlon,Anette Fransson.Morphological and functional preservation of the outer hair cells from noise trauma by sound conditioning[J]. Hearing Research,1995,84:12～124
收稿日期：1998-09-07, 百拇医药
单位：(航天医学工程研究所，北京 100094)
关键词：噪声；豚鼠；毛细胞；听力；暂时性听阈偏移
航天医学与医学工程/990316摘要： 目的 为研究高强噪声对豚鼠听功能的影响。 方法 24只豚鼠随机分成对照、115 dB(A) 暴露和118 dB(A)暴露三组，每组8只。观察分析了粉红噪声暴露3 min，豚鼠的鼓膜、毛细胞及听力的变化。 结果 耳镜检查两暴露组鼓膜无明显损伤；但两暴露组都出现了明显的暂时性听阈偏移(temporary threshold shift，TTS)；耳蜗铺片观察两暴露组都发现了毛细胞损伤(P<0.01)。两暴露组的TTS 30 min内没有恢复到暴露前水平。与115 dB(A)暴露组相比,118 dB(A)组毛细胞损伤更严重，TTS增大更明显(P<0.05)。 结论 115 dB(A)噪声短时间暴露可造成听器损伤。
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中图分类号：R852.24 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)03-0217-03
Effect of Short Time High-intensity Noise on Hearing Organ in Guinea Pigs.
HE Yan-jun
Institute of Space Medico-Engineering, Beijing 100094, China
LI Dao-de, ZHENG Su-xian.
Space Medicine & Medical Engineering,1999,12(3):217～219
Abstract： Objective To investigate the effects of high-intensity noise on hearing organ. Methods 24 guinea pigs were randomly divided into three groups(8 each): normal control group,115 dB(A) noise exposure group and 118 dB(A) noise exposure group. Changes of eardrum, hair cell and hearing threshold were observed in guinea pigs after 3 minute exposure to 115 dB(A) and 118 dB(A) pink-noise level. Result (1) No obvious damage of eardrum was found in both two noise exposure groups with otoscopy; but obvious temporary threshold shift (TTS) of hearing was observed in both groups;(2) Significant damage of hair cell was observed in both exposure groups by morphological analysis of the cochlea(P<0.01);(3) TTS in both exposure groups didn't recover to the pre-experiment level within half an hour;(4) TTS and damage of hair cell were more severe in 118 dB(A) noise-exposure group than those in 115 dB(A) group (P<0.05). Conclusion Short time 115 dB(A) noise exposure can cause damage on hearing organ.
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Key words：noise；guinea pig；hair cell；hearing；temporary threshold shift(TTS)
在航空、航天等领域，存在着环境噪声，乘员的听力随着工作年限的增长逐渐下降，有时会出现暂时性听阈偏移。如果这种听阈偏移得不到尽快恢复，有可能会造成听力损失，影响乘员与乘员及指挥员间的通话联系。本实验观察了115 dB(A)、118 dB(A)两种噪声环境下豚鼠听阈偏移情况及听毛细胞的损伤程度，目的是为了更好地了解高噪声环境对乘员听器造成的影响及影响的程度。
方 法
实验对象 24只标准三级健康豚鼠(军事医学科学院动物中心提供)，体重200～300 g，随机分为对照组、实验1组和实验2组，每组8只。1组给予115 dB(A)、2组给予118 dB(A)噪声暴露，其它条件与对照组相同。
, 百拇医药
观察指标 (1)实验前后用耳镜检查豚鼠的外耳道与鼓膜；(2)分别在暴露前、暴露后即刻、5 min、10 min及30 min,通过MEB-5100客观听反应测试仪,用短声听觉诱发脑干反应(ABR)测试豚鼠的听阈，并观察半小时内听阈恢复情况；(3)实验后48 h内处死动物，为防止听器发生变化[1]，迅速取出耳蜗，剔去镫骨，挑破卵圆窗及蜗尖，先用蒸馏水冲去内部的淋巴后，用0.5%硝酸银灌注染色约15 min，再用蒸馏水灌注冲去硝酸银，然后以10%中性福尔马林溶液灌注固定，并保存在福尔马林溶液内置冰箱中稳定约24 h后，在阳光下曝光约2 h，待耳蜗壳表面全部变黑后，即可进行剥离铺片，并于光镜下观察耳蜗内外毛细胞的受损情况。
实验条件 本实验采用粉红噪声，在高噪声室中进行。噪声源由UZ-3型白噪声发生器、皇冠2400、1201两台功率放大器、DOD834分频器、二台MR818、一台JBL4745A音箱组成。声源与豚鼠头部的距离为1 m，噪声作用时间为3 min，噪声级由2231型声级计监测，传感器位于豚鼠头部正上方12 cm处。
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所有实验数据均用t检验进行统计处理。
结 果
耳镜检查结果 各组无明显差别，暴露组除个别豚鼠的鼓膜出现少量血丝外，实验前后无明显变化。
毛细胞损伤 在铺片的过程中，观察到暴露组中有几只耳蜗内出现了丝状或块状出血，其2、3圈的螺旋韧带及基底膜一般变薄，并出现贴柱现象，各组毛细胞的损伤情况见表1。从表中可以看出，各组第1圈无损伤，与对照组相比较，两个暴露组除第2圈下半圈损伤差别不明显外(P>0.05)，其它各圈均相差明显(P<0.01)；118 dB(A)组与115dB(A)组相比较，118 dB(A)组的损伤程度明显严重(P<0.05)。
表1 各组豚鼠耳蜗不同部位毛细胞的损伤情况(
±s,%), http://www.100md.com
Table 1 Damage of hair cell in guinea pig cochlea(
±s,%) 组别(groups)
1圈
(the
1 st circle)
2圈下
(bottom of the
2 nd circle)
2圈上
(top of the
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2 nd circle)
3圈下
(bottom of the
3rd circle)
3圈上
(top of the
3 rd circle)
4圈
(the 4 th
circle)
整体
(average)
, 百拇医药
对照组
0
0
0
0
0
0
0
(control group)
115dB(A)组
0
2.54
11.92
, 百拇医药
23.09
46.44
22.30
32.15
[115dB(A)group]
±1.94
±8.39△
±14.90△
±18.55△
±8.11△
±6.05△
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118dB(A)组
0
2.55
14.47
59.27
70.16
38.66
55.94
[118dB(A)group]
±2.68
±8.79*△
±15.21**△
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±11.90**△
±11.95*△
±5.01**△
注:*P<0.05,**P<0.01，与115 dB(A)组相比较；△P<0.01，与对照组相比较
Note:*P<0.05,**P<0.01,as compared with 115 dB(A) group;△ P<0.01，as compare with control group
听力变化 噪声暴露前后听力的情况见表2，从表中可见，噪声暴露后，两组豚鼠的听阈均明显升高(P<0.01)。在暴露后的半小时内，两组豚鼠的听阈虽有所恢复，但仍比暴露前显著偏高。118 dB(A)组与115 dB(A)组相比，其TTS之间存在明显差别(见表3)，表明118 dB(A)组引起的TTS较115 dB(A)组明显增大。
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表2 噪声暴露前后豚鼠的听阈(SPL)(
±s,dB)Table 2 Hearing threshold of guinea pig before and after noise exposure(
±s,dB) 组别(groups)暴露前
(before exposure)
暴露后(after noise exposure)(min)
即刻(immediately)
5
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10
30
115 dB(A)组
[115 dB(A)group]
15.6±1.2
36.3±3.1**
34.4±3.4**
33.1±3.2**
30.0±4.5**
118 dB(A)组
[118 dB(A)group]
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9.4±3.9
38.8±3.6**
37.5±4.1**
34.4±3.9**
31.9±4.9**
注:**P<0.01,与暴露前相比 Note:**P<0.01，as compared with before exposure
表3 噪声暴露后不同时间豚鼠的TTS(
±s,dB))Table 3 TTS of guinea pig at different times after noise exposure(
±s,dB) 组别(groups), 百拇医药
暴露后(after noise exposure)(min)
即刻(immediately)
5
10
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115 dB(A)组[115 dB(A)group]
20.7±3.1
18.8±3.4
17.5±3.2
14.4±4.5
118 dB(A)组[118 dB(A)group]
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29.4±3.6**
28.1±4.1**
25.0±3.9*
22.5±4.9*
注:*P<0.05，**P<0.01，与115 dB(A)组比较 Note:**P<0.01,as compared with 115 dB(A) group
讨 论
在本实验中，耳镜检查结果显示三组间没有明显差异，说明当噪声不高于118 dB(A)时，短时间暴露未能引起豚鼠鼓膜肉眼可见的损伤。
听毛细胞，特别是外毛细胞对外界声音变化较敏感，当声音超过其耐受界限时，毛细胞的静纤毛发生断裂，造成毛细胞损伤，当数量达到一定时，可引起听阈改变，造成听力损失。因为毛细胞损伤后再生和修复困难，从而可能导致永久性的听力下降。耳蜗铺片发现，在受到115 dB(A)和118 dB(A)噪声暴露后，豚鼠毛细胞第三圈缺损最严重，其次是第四圈和第二圈，第一圈没有损伤，这与文献报导的损伤规律一致[2]。一般都认为[3]，毛细胞对声音频率的敏感程度与其在螺旋阶上所处的区域有关，对应于不同的频率，毛细胞的敏感程度有所不同。本实验的噪声源为粉红噪声，频率分布比较均匀，而第三圈对声音造成的损伤比较敏感，因此，其受损程度最为严重。
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实验结果显示，115dB(A)暴露3min后，豚鼠的毛细胞即有显著的损伤，当噪声为118dB(A)时，损伤更为明显。说明115dB(A)的噪声级，即使暴露时间较短，对豚鼠来说也是危险的。从听力检查结果来看，两组豚鼠的听阈均明显升高，说明已经造成动物短时间内的听辨能力下降，这与耳蜗铺片观察结果一致。
在航天环境中，上升段一般不超过3min，而本实验的结果显示，115 dB(A)已经造成豚鼠毛细胞明显损失，虽然人对噪声的耐受程度比豚鼠大，但是，从保护听力出发，在任何情况下，裸耳均不得暴露在高于115dB(A)的噪声环境。
参考文献
[1] Theopold HM. Postmortem changes of fine structure in the auditory pathways(organ of Corti and nucleus cochlearis of the guinea pig)[J].Laryngol Rhinol Otol Stuttg,1977,56(3):207～215
, http://www.100md.com
[2] Theopold HM.The acoustic trauma in animal experiment: I. Morphological reaction in the guinea pig cochlea after traumatisation by shots[J].Laryngol Rhinol Otol Stuttg,1978,57(8):706～716
[3] Barbara Canlon,Anette Fransson.Morphological and functional preservation of the outer hair cells from noise trauma by sound conditioning[J]. Hearing Research,1995,84:12～124
收稿日期：1998-09-07, 百拇医药